移动通信系统制式1．移动通信的多址方式

移动通信系统中是以信道来区分通信对象的。一个信道只容纳一个用户进行通话，许多同时通话的用户，互相以信道来区分，这就是多址。目前移动通信系统的多址方式基本上有三种。第一种是频分多址(FDMA)，即按载波频率来划分信道，第一代的模拟蜂窝移动通信系统就是采用频分多址的。在数字系统中，FDMA也同样可以应用。第二种是时分多址(TDMA)，它是在一个宽带的无线载波上，按时隙划分为若干个时分信道，每一用户占用一个时隙，只在这一指定的时隙内收发信号。在时分多址系统中，每个用户无论发送或接收都是突发型的，即MS的收发都以突发脉冲序列方式传输，其传输是不连续的，每个时隙可传输一路数字电话。第三种是码分多址(CDMA)，它是一种是以不同的互成正交的码序列来区分用户的多址方式。

世界蜂窝移动通信系统已得到广泛应用，并经历了从第一代模拟网到第二代数字网的发展，第三代移动通信网现正处于开发阶段。第一代模拟网和第二代数字网都有不同的制式。第一代模拟蜂窝移动通信系统采用的主要制式有AMPS(高级移动电话系统)、TACS(全接入通信系统)和NMT(北欧移动电话)等。我国第一代的模拟蜂窝移动通信系统采用了TACS制式，其主要技术参数见表1。第二代数字蜂窝移动通信系统的主要制式有欧洲的GSM(全球移动通信系统)、北美的CDMA、D-AMPS(数字高级移动电话系统)和日本的PDC(个人数字蜂窝电话)等。我国目前主要使用的是GSM制式。除GSM制式外，我国也已在一些大城市开通了CDMA商用试验网。中国联通公司的CDMA网络已在2002年年初正式放号。

表1 我国TACS模拟蜂窝

移动通信系统主要技术参数

（1）GSM制式

GSM移动通信系统由网络交换子系统(NSS)、基站子系统(BSS)、操作维护中心(OMC)和MS等四大部分组成，如图1所示。

（2）CDMA制式

CDMA移动通信系统及有关网络结构组成模型如图2所示，可看出其组成与GSM系统组成很相似。

（1）网络结构的形式

蜂窝移动通信网的网络结构有两种。第一种是单局多站制结构，如图3所示。这种通信网的服务范围即是一个移动业务交换区，在每个交换区内设立一个MSC，作为无线系统与PSTN的接口，处理移动用户的呼出、呼入、话务统计、话费计算、用户参数管理和故障诊断等。交换区内可分若干个无线小区，每个小区设立一个BS，各BS通过中继线与MSC相连，MSC再通过中继线与长途局、市话汇接局相连。移动用户通过无线信道与BS沟通，这样就可实现移动用户之间或移动用户与市话用户之间的通信。这种网络结构便于集中维护，可提高交换接续的质量。

第二种是多局多站制结构，如图4所示。当一个城市的移动用户增加，以至一个MSC不能接纳那么多用户量时，就要设置多个MSC，每个MSC管理、控制部分BS。多个MSC之间用数据专线和电话专线连接，组成一个多MSC和多BS的连网区域。在连网区域内，根据需要规定一个MSC作为汇接局，以疏通该区域内MSC的来话、转话业务。这种网络结构除了具有单局多站制的功能之外，还可有漫游功能，即一个移动用户离开它原来登记的MSC的服务区转到其他MSC的服务区时仍可以使用移动电话。

（2）GSM网的网络结构

我国目前通用的数字蜂窝式移动电话是GSM制式，其网络结构如下。

整个网络分为业务网(话路网)与信令网。业务网是独立的网络，分为移动业务本地网、省内网(省内数字移动通信网)和全国网(全国数字移动通信网)三级结构。

移动业务本地网的网络结构如图5所示。全国划分为若干个移动业务本地网，每个网中设置相应的归属位置寄存器(HLR)，用来存储有关用户参数的信息和用户当前的位置信息，使移动用户能实现全国漫游。如有必要，本地网可增设多个HLR。在每个移动业务本地网中设置一个或多个MSC，分别与当地的长途局或市话局相连。在多局制地区，MSC应与该地的高一级长途局相连，在没设市话汇接局的地区，MSC与市话端局相连。

省内网的网络结构如图6所示。省内网由省内各本地网构成。一个省级网可设置若干个移动业务汇接中心(也称为二级汇接中心或省级汇接中心)。二级汇接中心既可作为端局又可作为汇接中心，每个移动端局至少与省内的两个二级汇接中心相连，省内的二级汇接中心之间为网状网。任意两个MSC之间若有较大业务时，可建立语音专线。

全国网的网络结构如下：在各大区设置单独的移动业务汇接中心(称为一级移动业务汇接中心)；省内的二级汇接中心与相应的一级汇接中心相连；一级汇接中心之间为网状网。

为了构成全国的移动通信网，PLMN应与相应的PSTN相连。我国的PSTN分为5级，从C₅～C₁。PLMN与PSTN的连接如图7所示。移动通信网中的一级汇接中心、二级汇接中心和移动端局都分别与局所在地的固定网的长途局相连，并与局所在地的汇接局相连，也可以与本地端局相连。

GSM网的网络中除业务网外，还有信令网。信令网目前是独立的No.7信令网，采用三级结构：第一级为最高级，称高级信令转接点(HSTP)；第二级为低级信令转接点(LSTP)；第三级为信令点(SP)。

（3）CDMA网的网络结构

CDMA网的网络规划采用3级结构，与GSM网相似，如图8所示。具体为：在大区中心(如北京、上海、广州等)设立一级移动业务汇接中心并网状相连；在各省会或大城市设立二级移动业务汇接中心，并与相应的一级汇接中心相连；在移动业务本地网中设一个或若干个移动端局MSC，也可视业务量由一个MSC覆盖多个移动业务本地网。移动业务本地网原则上以固定电话网的长途编号为2位和3位的区域来划分。

（4）网间互联

随着我国公众移动通信的发展和电信的重组，出现了多个移动网和长途电话网并存的局面，提出了网间互联的要求。信息产业部于1999年10月发布了《陆地蜂窝移动通信网与其他通信网网间互联技术规范》，按照这个规范要求，移动通信网与其他电话网网间互联时，可以根据业务和网络安全的需要，在同一个固定本地网范围内设两个或两个以上的互联点，其数量应根据网络安全和网间业务量由互联双方协商确定。互联点两侧的交换机可以为不同的业务网互联时共用。网间互联示意图如图9所示。

在蜂窝移动电话网中，为了将一个呼叫接至某个移动客户，需要系统各部分协调工作，因此要正确寻址，编号计划就非常重要。

（1）GSM网的编号计划

目前通用的GSM移动电话网的编号计划如下。

① MS的国际身份号ISDN(MSISDN)

这个号码相当于公众电话网内的用户电话号码，是供用户拨打的公开号码，它是惟一的。根据原国际电报电话咨询委员会(CCITT)的建议，它的号码结构如下：

MSISDN=CC NDC SN

CC为国家码(即在国际长途电话通信网中的号码)，中国为86；NDC为国内目的地码；SN为用户号码。将国家码CC去掉，就成了国内MS身份号码，目前我国GSM网的国内身份号码为11位。它由两部分组成：第一部分为国内目的地码NDC，即数字蜂窝移动业务接入号，由3位数字N₁N₂N₃组成，用于识别网络，例如中国移动GSM网为139、138等，中国联通GSM网为130等；第二部分为客户号码SN，目前为8位，结构是H₀H₁H₂H₃ABCD，其中H₀H₁H₂H₃为每个移动业务本地网的 HLR识别号，它表示用户归属的HLR，也表示移动业务本地网号，ABCD为移动客户码，当网号为139时，移动电话号码为139H₀H₁H₂H₃X₁X₂X₃X₄。

② 国际移动用户识别码（IMSI）

IMSI是PLMN中惟一识别移动用户的号码，共15位。它是移动通信系统内使用的用户号码，且是在无线信道上惟一能识别用户的号码。它存储于用户识别卡(SIM)、HLR和VLR中，其结构如下：

IMSI=MCC MNC MSIN

MCC为移动国家号，由3位数组成，惟一地识别移动用户所属国家，中国的移动国家号为460；MNC为移动网号，用于识别移动用户所归属的移动网，中国移动GSM网的网号为00，中国联通GSM网的网号为01；MSIN是移动用户识别码，它惟一地识别国内GSM移动通信网中的移动客户，其结构为N₁N₂N₃H₀H₁H₂XXXX，其意义与前述NDC码和SN码相同。

③ 移动台漫游号码（MSRN）

这是针对移动用户的移动特性而设置的号码。当一个被叫的移动用户已离开母局的HLR而漫游时，只要该用户已在被访地登记，为避免该用户号码与当地用户号码重叠，由 VLR临时分配给移动用户一个漫游号码(MSRN)。

当呼叫移动用户时，拨打MS的国际身份号MSISDN到当地的HLR，被叫用户所归属的HLR知道该用户目前处于哪个 MSC的业务区，为了提供给入口移动交换局(GMSC)一个用于选择路由的临时号码，HLR请求被叫所在业务区的MSC和VLR给该被叫客户分配一个移动客户漫游号码(MSRN)，并将此号码送至HLR，HLR收到后再发送给GMSC，GMSC根据此号码选择路由，将呼叫接至被叫客户目前正在访问的MSC/VLR交换局。路由一旦建立，此号码就可被立即释放。这种查询、呼叫选择路由功能(即请求一个MSRN功能)是No.7信令中移动应用部分(MAP)的一个程序，在GMSC－HLR－MSC/VLR间的No.7信令网中进行传递。

我国数字移动通信网的MSRN结构为“接入号(如139) 移动用户电话号码”，即13XM₀M₁M₂M₃ABC。其中M₀M₁M₂M₃为移动交换局MSC号码，ABC为各移动局临时分配给移动用户的漫游号码，范围为100～999。

④ 移动用户临时识别码(TMSI)

TMSI等同于移动用户识别码(IMSI)，它是对IMSI保密而设置的号码。为了对IMSI保密，用户漫游所在地的MSC和VLR可给来访移动用户分配一个惟一的TMSI号码，即为一个由MSC自行分配的4字节的BCD编码，仅限在本MSC业务区内使用。TMSI与IMSI没有长期固定关系，仅在MS呼叫时临时指定，因此TMSI可以重复地给不同的MS使用。

⑤ 国际移动台设备识别码（IMEI）

IMEI是惟一用来识别MS设备的号码，称作系列号。它可防止非法MS设备使用移动业务。出厂的MS设备都指定一个不可改变的15位数字，其号码结构为：

IMEI = TAC FAC SNR SP

TAC为型号批准码，6位数字，由欧洲型号认证中心分配；FAC为最终装配码，2位数字，用以识别制造厂家及其装配地；SNR为序号码，6位数字，由厂家分配；SP为备用。

⑥ 位置识别码

GSM系统用3个号码组成MS的位置识别。

a．位置区识别码(LAI)。它由三部分组成，即MCC MNC LAC。前两部分与移动用户识别码(IMSI)的前两部分相同，LAC为一个2字节的BCD编码，表示为L₁L₂L₃L₄，其范围为0001～FFFF，在一个GSM公众数字移动通信网中可定义65536个不同的位置区，L₁L₂由国家主管部门统一分配，而L₃L₄由各省主管部门自行分配。LAI代表MSC业务区中的不同位置区，用于移动用户的位置更新时使用。

b．全球小区识别码(GCI)。它是在位置区识别码(LAI)基础上再加上小区识别码(CI)构成的，即：

GCI = MCC MNC LAC CI

CI为一个2字节的BCD编码，由各MSC自定。

c．基站识别码(BSIC)。BSIC主要供MS区分相邻BS使用，为6比特编码，即：

BSIC = NCC BCC

NCC为国家色码，由XY₁Y₂ 3位构成，用于识别GSM移动网和区分不同省份的运营商，X=1是中国移动的GSM网，X=0是中国联通的GSM网；Y1、Y2的地区分配见表2。BCC为基站色码，用于识别基站组(基站组是指使用不同频率组的各基站的整体)，由运营商设定。

表2 Y1、Y2的地区分配

（2）CDMA网的编号计划

① 移动用户号码薄号码（DN）

移动用户号码薄号码(DN)为移动用户作被叫时，主叫用户所需拨的号码，其构成与GSM的MS国际身份号ISDN(MSISDN)相同，由国家码、移动接入码、HLR识别码和移动用户号四部分共13位号码组成。移动接入码采用网号方案，我国的CDMA网的网号为133。CDMA网的DN与GSM网的区别在于移动接入码的不同。

② 国际移动用户识别码（IMSI）与MS识别码（MIN）

IMSI的构成与GSM的基本相同。其中，开通的CDMA网的移动网络码为03。

MIN是为了保证CDMA/AMPS双模工作而沿用AMPS标准定义的。

③ 电子序列号（ESN）

ESN是惟一地识别一个MS设备的32比特码，每个双模MS分配一个惟一的ESN，由厂家编号和设备序号构成。空中接口、A接口和MAP的信令消息都使用到ESN。

④ 系统识别码（SID）和网络识别码（NID）

SID是CDMA网中惟一识别一个移动业务本地网的号码，按省份分配。NID是一个移动业务本地网中惟一识别一个网络的号码，可用于区别不同的移动端局。MS可根据SID和NID判断其漫游状态。

（1）移动通信的信令

在移动通信网中，为了完成用户随时随地建立通信的要求，除了要传送用户到用户的信息(如语音、数据)外，还要在MSC之间、用户与MSC之间传送用于建立和释放呼叫为主的控制信号，以便完成用户进行通信的正常接续。完成以上功能的控制信号称为信令。

移动通信网的信令系统要比市话网的信令复杂，种类也较多，这是因为它不仅要满足市话网的要求，还要满足各类移动通信网的特殊要求，例如自动信道搜索、信道指配、移动台寻呼、越区自动信道切换、位置登记、自动功率控制等。对于不同类型的移动通信网，信令系统的复杂程度也有很大差异。

移动通信网的信令按照功能之不同，可分为下列五类：①状态标志信令，指设备和信道状态的信号，如用户摘机、挂机、空闲、占线等；②操作指示信令，用于进行通话之前或通话完成以后的某种操作，如发拨号音、振铃、指配或转换频道、释放或拆线等；③拨号信令，是指用户(固定或移动的)通过拨号操作发送的被叫用户的地址码，其位数由编号计划决定；④选择呼叫信令。这种信令可以判别用户身份，具有针对性，只对指定的用户发生作用，是移动网中特有的一类重要信令；⑤控制信令，这是移动网所特有的，包括控制BS与MS之间无线频道的指配、连接、转移、停止(拆线)的控制信令，拨号信令，应答信令以及用于监控和状态显示的频道占用、空闲、MS位置、功率等信令，此外，还可传送计费信息。

（2）数字蜂窝移动通信网的信令方式

在移动通信网中对信令所遵守的协议称为信令方式。在第一代模拟通信中的信令方式，功能上没有明确的分层。在第二代的数字蜂窝移动通信网中，制定信令方式的共同思路之一是采用OSI模型。

数字蜂窝移动通信网是一个非常复杂的系统，为了完成通信任务，网内多个通信实体之间的接口要按一定的协议交换信息。这些接口就成为定义信令方式的接入节点，各种接口如图10所示。

① 无线区间的信令格式

数字蜂窝移动通信网的无线接口U_m采用OSI的概念来规定其协议模型。根据这个模型，无线接口U_m可分为三层，对应于OSI模型的下三层，其信令结构如图11所示。

② 局间信令方式

对于移动通信网，MSC局间信令方式一般采用原CCITT规定的No.7公共信道信令方式，它是利用局间公共的几条信令链路传送几千条话路的信令信息。

（3）GSM通信系统中的信令传输

GSM通信系统为了增强系统的控制功能，保证语音通信质量，传输所需的各种信令，设置了多种专门的控制信道(CCH)来进行各种信令的传输。根据功能不同，控制信道分为三类：

① 广播信道(BCH)，详见第22章；② 公共控制信道(CCCH)；③ 专用控制信道(DCCH)。

（4）我国CDMA移动通信网的信令方式规划

在我国CDMA移动通信网的规划中，CDMA网的信令网与其交换网络结构相对应，也分为三级结构：高级信令转接点(HSTP)、低级信令转接点(LSTP)和信令点(SP)。信令网中网络节点间采用中国No.7信令。信令方式的规划如下(各有关接口参阅图22.15)：

U_m接口(也称空中接口)的无线信令规程由《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网空中接口技术规范》规定。此规范基于TIA/EIA/IS-95A—宽带双模扩频蜂窝系统移动台—基站兼容性标准。

A接口的信令规程由《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网移动业务交换中心与基站子系统间接口信令技术规范》规定。

B、C、D、E、F和G接口的信令规程由《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网移动应用部分技术规范》规定。此规范基于TIA/EIA/IS-41C―蜂窝无线通信系统间操作标准。

A_i接口的信令规程由《800MHz CDMA数字蜂窝移动通信网与PSTN网接口技术规范》规定。

由于使用的制式不同，存在不兼容的情况。就拿分辨率来说，有的制式每帧有625线（50Hz），有的则每帧只有525线（60 Hz），前者为PAL制式，后者是北美和日本采用的标准，统称为NTSC。 另外，NTSC标准还规定视频源每秒钟需要发送30幅完整的图像（帧）。假如不作其它处理，闪烁现象会非常严重。为解决这个问题，每帧又被均分为两部分，每部分262.5行。一部分全是奇数行，另一部分则全是偶数行。显示的时候，先扫描奇数行，再扫描偶数行，就可以有效地改善图像显示的稳定性，减少闪烁。目前世界上彩色电视主要有三种制式，即NTSC、PAL和SECAM制式，三种制式目前尚无法统一。我国采用的是PAL-D制式，因此在我国使用的液晶电视至少要兼容PAL-D制式。一般液晶电视都兼容以上的电视制式，但购买前最好再确认一下。

移动通信系统测试是指移动通信系统出厂验收、安装调试和运行维护、定期检查过程中的测量工作。包括主要设备测试和.整个系统测试。前者有：交换机测试，主要包含BHCA(忙时呼叫处理能力）、主要业务性能、可用性、可靠性指标等的测试；基站和移动台的测试，主要包含功率、频率、发射带宽、接收机灵敏度、无线功能等的测试。

后者可按系统总技术特性要求进行，主要包括工作频率、发射功率和带宽、同频道干扰保护比、话音质量、覆盖区边缘无线可通率、呼损率、传输衰耗与分配等测量。视系统不同和测量目的的不同，在测量项目上有很大差别，所用仪器也有很大差别。2100433B